Schließt die neue Erkenntnis zur "Umkehrung eines Quantensprungs mitten im Flug" jegliche Interpretation von QM aus?

Diese neue Erkenntnis von Minev et al. scheint darauf hinzudeuten, dass Übergänge zwischen atomaren Zuständen nicht augenblicklich sind, sondern kontinuierliche Prozesse, bei denen sich eine Überlagerung reibungslos von der Bevorzugung eines Zustands zu einem anderen anpasst (wenn ich es richtig verstehe). Die Autoren behaupten auch, in der Lage zu sein, ein System "mitten im Sprung" zu fangen und umzukehren. Beliebte Artikel sind hier und *hier .

Ich bin gespannt, ob dieser Befund Interpretationen von QM ausschließt. Es scheint im Allgemeinen gegen die Kopenhagener Haltung zu verstoßen, die Messungen als Zusammenbruch physikalischer Systeme in einen bestimmten klassischen Zustand beschreibt. Die populären Artikel behaupten tatsächlich, dass die Gründer von QM von der neuen Erkenntnis überrascht gewesen wären.

Die Verbindung mit dem Sternchen erwähnt, dass etwas, das als „Quantenbahntheorie“ bezeichnet wird, vorhersagt, was beobachtet wurde. Ist das eine Interpretation oder eine Theorie? Und implizieren sie, dass andere Interpretationen/Theorien nicht funktionieren?

Worum es bei der "Quantenbahntheorie" (auch bekannt als "Quantensprünge" oder "Monte-Carlo-Wellenfunktion") geht, finden Sie in dieser Rezension: arxiv.org/abs/quant-ph/9702007 .

Antworten (2)

Nein. Alle Nachrichten über dieses Ergebnis sind äußerst irreführend.

Das "Quantensprung"-Papier demonstriert eine interessante und neuartige experimentelle Technik. Es sagt jedoch absolut nichts über die Interpretation der Quantenmechanik aus. Es stimmt mit allen angemessenen Interpretationen überein, einschließlich der Kopenhagener Interpretation.

Was die Forscher tatsächlich getan haben

Wenn ein Quantensystem zwischen zwei Zuständen übergeht, sagen wir | 0 Zu | 1 , sieht die volle Zeitabhängigkeit des Quantenzustands aus

| ψ ( T ) = C 0 ( T ) | 0 + C 1 ( T ) | 1 .
Die Amplitude C 0 ( T ) angesagt sein | 0 sanft und allmählich abnimmt, während die Amplitude C 1 ( T ) angesagt sein | 1 sanft und allmählich erhöht. Das kann man direkt an der Schrödinger-Gleichung ablesen und ist seit hundert Jahren bekannt. Es ist ganz normales Lehrbuchmaterial. Die Forscher beobachteten im Wesentlichen, wie sich diese Amplitude in der Mitte eines Übergangs änderte, in einem Kontext, in dem dies zuvor noch niemand getan hatte.

Die Autoren selbst betonen in ihrer Arbeit, dass das, was sie gefunden haben, vollständig mit der Standard-Quantenmechanik übereinstimmt. Doch unzählige Nachrichtenartikel beschreiben das Papier als Widerlegung von "Quantensprüngen", was der Kopenhagener Interpretation widerspricht und der Bohmschen Mechanik recht gibt. Daran ist absolut nichts wahr.

Warum alle Nachrichtenartikel falsch liegen

Das Kernproblem besteht darin, dass Popsci von einer Vorstellung von "Quantensprüngen" ausgeht, die selbst falsch ist. Wie die populären Artikel und Bücher es ausdrücken, ist die Quantenmechanik genau wie die klassische Mechanik, aber Teilchen können sich auf mysteriöse, zufällige und sofortige Weise teleportieren. Die Quantenmechanik sagt nichts dergleichen. Diese Geschichte ist nur eine Krücke, um zu erklären, wie sich Quantenteilchen anders als klassische verhalten können, und eine ziemlich schlechte noch dazu. (Ich versuche hier , eine bessere Intuition zu geben .) Kein Physiker glaubt tatsächlich, dass Quantensprünge in diesem Sinne eine Sache sind. Das Experiment zeigt tatsächlich, dass dieses Bild falsch ist, aber das tun auch Tausende von bestehenden Experimenten.

Der Grund, warum sogar gute Popsci-Verkaufsstellen diese Krücke verwendeten, ist zweifach. Zunächst einmal hatten die Begründer der Quantenmechanik tatsächlich eine Vorstellung von Quantensprüngen. Sie sprachen jedoch über etwas anderes: die Tatsache, dass es keinen Quantenzustand "dazwischen" gibt | 0 Und | 1 (die zB atomare Energieniveaus sein könnten) wie z | 1 / 2 . Die interpolierenden Zustände sind nur Überlagerungen von | 0 Und | 1 . Dies ist Standard-Lehrbuchmaterial: Die Zustände sind diskret, aber die zeitliche Entwicklung ist kontinuierlich, weil die Koeffizienten C 0 ( T ) / C 1 ( T ) kann ständig variieren. Aber die Unterscheidung wird in Popsci selten gemacht.

(Um fair zu sein, gab es in den turbulenten Anfängen der „ alten Quantentheorie “ eine unglaublich kurze Periode, in der einige Leute Quantenübergänge als diskontinuierlich betrachteten. Diese Ansicht ist jedoch seit einem Jahrhundert irrelevant. Nicht jedes frühe Zitat der Gründer von QM sollte ernst genommen werden, wir wissen es jetzt besser.)

Zweitens hatte die ursprüngliche Pressemitteilung der Forschungsgruppe die gleiche Sprache über Quantensprünge. Jetzt verstehe ich, was sie zu tun versuchten. Sie wollten ihrer Arbeit über einen eher technischen Aspekt der experimentellen Messung eine überzeugende Erzählung geben. Und sie haben in ihrer Pressemitteilung nichts technisch Falsches gesagt. Aber sie hätten wissen müssen, dass ihre Gestaltung im Grunde danach schreit, falsch interpretiert zu werden, um ihre Arbeit revolutionärer aussehen zu lassen, als sie tatsächlich ist.

Interpretationen der Quantenmechanik

Es gibt eine sehr naive Interpretation der Quantenmechanik, die ich "dummes Kopenhagen" nenne. Im dummen Kopenhagen entwickelt sich alles gut nach der Schrödinger-Gleichung, aber wenn ein atomares System mit einem größeren System interagiert, "bricht" sein Zustand sofort zusammen. Dieses Experiment widerspricht zwar dem dummen Kopenhagen, aber es ist noch lange nicht das erste; Physiker wissen seit 50 Jahren, dass das dumme Kopenhagen nicht funktioniert. (Um fair zu sein, wird es in einführenden Lehrbüchern als Krücke verwendet, um nicht zu viel über den Messprozess sagen zu müssen.) Wir wissen, dass der Messprozess eng mit der Dekohärenz verbunden ist, die perfekt kontinuierlich ist. Kopenhagen und, sagen wir, viele Welten unterscheiden sich nur darin, wie Zweige einer Superposition behandelt werden, die vollständig entkoppelt sind.

Ein weiteres Problem ist, dass Befürworter der Bohmschen Mechanik anscheinend jedes neue experimentelle Ergebnis festhalten und es als Beweis dafür bezeichnen, dass ihre Interpretation allein richtig ist, selbst wenn sie perfekt mit der Standard-QM kompatibel ist. Für Physiker ist die Bohmsche Mechanik eine Reihe hässlicher und komplizierter Hacks, etwa zehnmal so schlimm wie der Äther, weshalb sie in einer Umfrage unter Forschern, die sich mit Quantengrundlagen befassen, den letzten Platz belegte. Aber vielen anderen gefällt es sehr gut. Zum Beispiel lieben Philosophen, die realistische Interpretationen der Quantenmechanik bevorzugen, es, weil es sie sagen lässt, dass die Quantenmechanik darunter „wirklich“ klassische Mechanik ist (was tatsächlich nicht einmal in der Bohmschen Mechanik zutrifft), und vermeiden es daher, sich mit den Implikationen von QM auseinanderzusetzen richtig. (Ich schimpfe hier ein bisschen mehr darüber .

Die Quantenmechanik ist eines der robustesten und erfolgreichsten Frameworks, die wir je entwickelt haben. Wenn Sie einen Nachrichtenartikel hören, der besagt, dass sich etwas Grundlegendes an unserem Verständnis davon geändert hat, besteht eine Wahrscheinlichkeit von 99,9 %, dass er falsch ist. Glauben Sie nicht alles, was Sie lesen!

Kommentare sind nicht für längere Diskussionen gedacht; Diese Konversation wurde in den Chat verschoben .
Schöne Antwort, aber diese Antwort weist auf eine subtile Schuld der Yale-Gruppe hin, wenn Sie sagen: "Sie wollten ihrer Arbeit über einen eher technischen Aspekt der experimentellen Messung eine überzeugende Erzählung geben." Ich habe dies anderswo gesehen, mit energischerer Missbilligung (z. B. Lubos Motl's Blog). Aber es scheint niemanden zu interessieren, dass sie eine Quantencomputergruppe sind, und sie kümmern sich um die Quantenrückkopplungskontrolle (Überwachung und Kompensation der Dekohärenz). Außerdem erwähnen sie niemals Bohmsche Mechanik, oder die Presse hat ihnen großen Unmut zugefügt.
Sie erwähnen die Berechnung von Quantenbahnen, und das hat nichts mit der Bohmschen Mechanik zu tun. Es ist eine Möglichkeit, die Entwicklung eines offenen Systems zu berechnen, und es gibt Situationen, in denen es bequemer zu verwenden (und immer noch genauer) ist als die Master-Gleichung - es hat gute Anwendungen bei der Simulation der Laserkühlung gefunden.
@wcc Wie gesagt, die Autoren haben vollkommen recht! Es wurde von allen anderen nur falsch interpretiert. Sie können sehen, was ich meine, sogar in den Kommentaren zu dieser Frage.
Können Sie erläutern, was Sie sich für die Interpretation von „Smart Copenhagen“ vorstellen?
@knzhou, danke! Sehr gut geschrieben, Sie haben das Gefühl vieler von uns, wenn nicht der meisten, wiedergegeben.

Ja, sehr sogar.

Die Quantentheorie basiert auf den beiden von Neumann-Postulaten: (1) Evolution (dass sich ein Quantenzustand in Übereinstimmung mit der Schrödinger-Gleichung mit der Zeit entwickelt) und (2) Projektion (dass das Ergebnis der Messung einer Größe in einem Quantenzustand eines davon ist die Eigenwerte des Operators dieser Größe, wobei sich der Zustand in den entsprechenden Eigenzustand umwandelt – alles in Übereinstimmung mit der Born-Regel). Das ist der „Quantensprung“.

Es gibt verschiedene Interpretationen der Quantentheorie; und sie ruhen sich alle darauf aus, wie sie die Born Rule behandeln, interpretieren, erklären oder wegerklären. Jede Interpretation kann unterschiedliche Auswirkungen auf die Frage haben, was/wann/wo die Born Rule auftritt (oder was/wann/wo auftritt, was auch immer die Born Rule ersetzen soll). Dies gilt insbesondere für objektive Kollaps- versus Nicht-Kollaps-Interpretationen.

Das Experiment bietet einen Einstieg in das, was zu einer allgemeinen Methode werden könnte, um einen Zusammenbruch der Born Rule selbst mitten im Prozess in verschiedenen Stadien zu untersuchen und möglicherweise sogar eine Dynamik dafür zu rekonstruieren. Dies wird die Frage, welche Interpretation die richtige ist, deutlich klären.

Zwei der wichtigsten Ergebnisse sind die Fähigkeit, einen Kollaps zu antizipieren, und das Erscheinen dessen, was wie eine Reversibilitätsschwelle aussieht, jenseits derer ein Born-Rule-Ereignis irreversibel ist.

Ein zusätzlicher Vorteil, der sich aus Sondierungsexperimenten in der Mitte des Zusammenbruchs ergeben kann, besteht darin, dass sie das Problem ausreichend klären können, um die (noch weitgehend unbeantwortete) Frage zu beantworten, was das Heisenberg-Bild der geborenen Regel (oder der Alternativen) bedeutet um es zu ersetzen) ist? Oder allgemeiner: was das Heisenberg-Bild der unterschiedlichen Interpretationen ist. Dies ist eine erhebliche Lücke in der Literatur zu diesen beiden Fragen!

Das ist es, was ich als „dummes Kopenhagen“ bezeichnet habe, an das effektiv Null-Physiker glauben, die über Messungen nachgedacht haben.
stimme RB zu. die neuen erkenntnisse sind im wesentlichen anti-kopenhagen. halten es für historisch ungenau und intellektuell unaufrichtig, ein Konzept von "dummem Kopenhagen" zu erfinden. auch bekannt als der Trugschluss , die Torpfosten zu bewegen . es gibt nur eine kopenhagen-interpretation, die von bohr + heisenberg gegeben wurde, obwohl letzterer möglicherweise ausdrücklich abgelehnt hat, sie als "kopenhagen-interpretation" zu bezeichnen. diese Interpretation lehnt im Grunde eine andere "tiefere Realität" als den QM-Formalismus ab. Neue Experimente wie dieses zeigen eindeutig, dass es einen Subquantenbereich gibt, wie er von Bohm speziell skizziert/umrissen wurde.